Разбирање на крутиот ротор
A крут ротор е ротор кој значително не се свиткува, не се витка, ниту ја менува својата форма под влијание на своите сопствени дебаланс сили при неговата работна брзина. За целите на балансирањето, роторот се третира како крут кога работи со брзина удобно под неговата прва критична брзина — вообичаено помалку од 70–75% од неа. Бидејќи неговата форма останува константна, крутиот ротор е наједноставната и најекономичната класа на ротор за балансирање, и огромното мнозинство од секојдневните индустриски машини спаѓаат во неа.
1. Дефиниција: Што е крут ротор?
Дефинирачкиот принцип на однесувањето на крутиот ротор е дека распределба на дебалансот по должината на роторот не се менува кога се менува брзината на роторот. Тешките места остануваат на место. Состојба на рамнотежа постигната при ниска, погодна брзина на машина за балансирање затоа останува валидна и ефективна кога роторот подоцна работи со неговата многу повисока работна брзина.
Оваа стабилност доаѓа директно од тоа што роторот останува значително подалеку од неговата прва критична брзина. Под приближно 70–75% од таа брзина, свиткувањето предизвикано од центрифугална сила е занемарливо во споредба со геометриската ексцентричност на самата маса, така што роторот ефективно се однесува како едно цврсто тело што ротира околу својата сопствена оска. Оската на масата и оската на вратилото се фиксни една во однос на друга без оглед на вртежите во минута (RPM).
Секојдневните машини што инженерите ги третираат како крути ротори вклучуваат арматури на електромотори, едностепени вентилатори и дувалки, работни кола на пумпи, замајци, ременици, брусни тркала и компоненти од дискаст тип. За нив, балансирањето во две рамнини изведено бавно ја доловува вистинската состојба на дебаланс со која машината ќе работи.
2. Крут наспроти флексибилен ротор
Разликата помеѓу крут ротор и флексибилен ротор е еден од најважните концепти во балансирањето на ротори, бидејќи ја определува целата стратегија за балансирање.
Крут ротор
- Работна брзина: значително под неговата прва критична брзина, вообичаено под 75%.
- Однесување: не се свиткува ниту се витка под центрифугални сили. Неговите карактеристики на дебаланс се независни од брзината.
- Постапка за балансирање: може да се балансира при една, погодна ниска брзина. Стандардно балансирање во две рамнини е доволно за да се коригира секаков динамички дебаланс, без разлика дали е статички, спрежен или комбинација од двете. Раководниот стандард за балансирање на крути ротори е ISO 21940-11 (која го замени долго познатиот ISO 1940-1).
Флексибилен ротор
- Работна брзина: се приближува, поминува низ или работи значително над една или повеќе од своите критични брзини.
- Однесување: се свиткува и се витка додека поминува низ критична брзина. Силите на дебаланс предизвикуваат роторот да ја промени формата (да се свитка), и очигледната локација на “тешкото место” може да се измести со брзината бидејќи роторот добива свиткана модален облик.
- Постапка за балансирање: многу посложено. Тоа бара балансирање во повеќе рамнини (често повеќе од две рамнини) и мора да се изведе при или блиску до работната брзина за да се земе предвид свиткувањето на роторот. Потребни се специјализирани модални техники и работата е регулирана со ISO 21940-12.
3. Важноста на претпоставката “крут”
Претпоставката дека роторот се однесува крто е она што овозможува практично, економично и безбедно балансирање на индустриски машини за балансирање. Овие машини вообичаено вртат ротори со релативно ниски брзини — неколку стотици вртежи во минута (RPM) — заради безбедност, помала погонска моќност и механичка едноставност.
Ако роторот е навистина крут, дебалансот измерен при 400 вртежи во минута на машината за балансирање е сосема истиот дебаланс што предизвикува вибрации при 3600 вртежи во минута на терен. Неговата корекција при ниска брзина го решава проблемот за високата брзина. Ако роторот всушност беше флексибилен, тоа балансирање при ниска брзина би било неефикасно: роторот би се свиткал додека се приближува до неговата критична брзина и би претставил сосема поинаква состојба на дебаланс при неговата работна брзина — понекогаш изгледајќи добро избалансиран кога мирува, а сепак силно вибрирајќи кога работи. Погрешното проценување на флексибилен ротор како крут е класична причина за “избалансирана” машина што сè уште се тресе.
4. Кога еден ротор се смета за крут?
Одлуката да се третира роторот како крут се заснова на неговата геометрија и неговата работна брзина:
- Кратки, збиени ротори: ротори со голем дијаметар во однос на нивната должина — брусно тркало, дискова сопирачка, работно коло на едностепена пумпа — речиси секогаш се крути.
- Долги, тенки ротори: ротори што се долги и тенки, како што се погонско вратило или ротор на повеќестепен компресор, се многу поверојатно да бидат флексибилни, особено кога работат со голема брзина.
На крајот, дефинитивниот тест е односот на работната брзина спрема првата критична брзина. Ако тој однос е низок, пристапот за балансирање на крут ротор е соодветен и ќе успее; ако е висок, потребни се методи за флексибилни ротори. Ова е причината зошто разбирањето на динамика на ротори и на тоа каде се наоѓа секоја критична брзина е основа на секоја одлука за балансирање.
5. Балансирање и верификација на крут ротор на терен
Многу крути ротори најпогодно се балансираат на самото место, во сопствените лежишта, наместо да се извадат и монтираат на машина за балансирање. Ова е балансирање на терен, и точно им одговара на вентилаторите, пумпите и моторите што ги опфаќа претпоставката за крутост. Преносен двоканален анализатор како што е Balanset-1A ја мери амплитудата 1× и фаза на секое лежиште, го пресметува коефициенти на влијание од мерење со пробен тег, и ги пресметува корекциските маси за една или две рамнини. Бидејќи роторот е крут, таа единствена евтина корекција важи низ целиот опсег на брзини, и инструментот потоа може да го потврди заостанат дебаланс се наоѓа во рамките на избраната класа според ISO 21940-11. Можете да претворите класа на балансирање и работна брзина во дозволена толеранција во g·mm со Калкулатор за преостанат дебаланс (ISO 21940-11) пред да започнете.
